SQ-150 の改造

ひとしきり遊んだ後、あんまり楽しかったので、Demoのビデオを作ってみた(SX-150専用アナログシーケンサ)。
この撮影のために、いかにも、UFOのように空を飛びそうなルックスのくせに、ピカピカ光らなかったら、そりゃ設計ミスだろう、と言う事で、現在発音中のステップをを示すLEDを追加してみた。
やってみて欲しい、と思ったのは本当だけど、ビデオ用のギミックというのは半分ウソで、シーケンサ、触ってみてると、どの音が鳴ってるのか、ライブでわからないと操作しようがない。やってみなければ、気が付かないポイント。
実は、おっしょさんの最初の版には、ちゃんとLEDは付いてた。よりシンプルに、作りやすくするために、と最終版からはオミットされた機能の一つがこのLEDだった。
おっしょさんとしては、最初に回路図を見た時に、「あ、これなら作れるかも」と思う事、そこから膨らむワクワクや妄想が大事と考えていらっしゃって、LEDをつけるにはどうすればいいの？と情報を求めてNETを徘徊したり、質問のメールを書いたりするうちに、徐々に理解が深まって、タダの図面だった回路図に、生き生きと電流が流れるはじめ、回路の実際の動作が徐々に見えてくる。それこそが、DIYerだけが味わう醍醐味だろうと常々おっしゃっている。
LEDのオミットは、そんな至上の瞬間のための、コンセプチュアルで戦略的な欠陥ともいえる。(笑うところじゃないです！ええ！)

SQ-150の回路図(この記事の為に更新した。2008/09/23)の、Option A、B、Cという端子をを追加した。これと、オプションLED回路図のA、B、C、5Vとグランドの5本の線をオプション基板の同名の端子と接続する。
回路的には、VRの代わりに、LEDが付けた形。電圧を出力するはずのところから、LEDを光らせる電流を流し込んでいる。この回路では1kでLEDに流す電流を制限するが、使うLEDによっては暗かったり明るかったりするので、適宜、1kの値を変えて最適な明るさにする。最適な明るさは、以下のページが便利。ってなぜか秋月電子通商のページだったりする

ＬＥＤの抵抗値計算機（秋月電子通商)

この部分の電源は、LEDを光らせる部分も込みで、SQ-150経由でSX-150の乾電池から取り出してる。LEDにたくさん流しすぎると、シンセの電池があっという間に無くなる。(いや、そーでもないかなー）
形式的には、2台のシーケンサが並列で走っている形。同様に、さらに、4051をもう1発並列でつなげてVRを配線すれば、2系統のCVを出力する事ができ、2台のSX-150をコントロールする事もできるかもしれない。

Revision A

ケースはタカチのYMシリーズ。150X100X40mmの物

YOUTUBEにアップしたビデオは、あっという間に数千のアクセスをいただいた。廃品利用のチープな印象のケース、自分で言うのもなんだけど楽しい。海外からの問い合わせが多く、どこで買ったんだとか、作ってくれとか。（HandMadeだっちゅーとろーが！）
マジに廃品利用のケースだし、LEDは、ぐるっとまわした錫メッキ線に半田付けしてから取れないようにホットボンドでとめただけだったり、海を渡って旅なんぞしようものなら数百の破片にばらばらになってしまう。
一応、お断り申し上げながらも、僕の作ったメカが、海外を旅するのは、ちょっと面白いかもしれない..とかチョット思う。
とりあえず、ちゃんとしたケースに入れた版を作ってみよう。ただ作るのもあれだから、何かプラスアルファーをという事で、回路の基本コンセプト/操作性はおっしょさんのSQ-150を継承して、SQ-150のコアである4051はそのママ使い、ほかの部分のCMOS-ICを組み合わせてある部分は、すべて、現在勉強中のAVRに置き換える。ついでに、LEDも光らせて、YOUTUBE経由でリクエストの多かった外部との同期は、MIDIクロックを受けるようにしてみる。

このシーケンサを組み立てるのに必要な情報は以下の通り。

VRの足の配置と、MIDIのコネクタに使われるDINの足の配置

自分で使うのなら、ACアダプタ対応にしたい所だけど、海外に送りつける事を考えると、それぞれの国でACアダプタの仕様は違いそうだ。とりあえず、電池のみに対応として、それぞれ、手に入れた国の人が、その国のACアダプタでそれぞれに改造する前提とする。いや、多分、送らないと思うけど、一応そんな事も考えてみた。
ケースに大穴を空ける場合、いつもは金鋸で切っていたのだけど、今回、ハンドニブラという工具を手に入れた。新しいこの工具、電源スイッチの10X20mm程度の穴を空ける場合にはかなり有効だけど、電池ボックスクラスの穴を開けるのはキツかった、どちらにせよ、ヤスリによる仕上げは必須なのに、数ミリづつ切り進む仕掛けで、50mm切るのは骨が折れた。
ハンドニブラはそれなりにサイズのある工具で、加工しようとするケースによっては、そのケースの中側工具を入れる事ができない事がある。この場合、穴あけ予定を示すケガキ線はケースの内側にしなければいけない。図面をプリントアウトし、厚紙に貼り付け、穴の部分をカッターで切り抜き専用のテンプレートを作り、これでケガキをする。
実は、この工程が結構大変。さらに、こうして入れたケガキ線に沿って、ケースの表からの作業になるので、表面を傷つける事になりそう。慣れが必要かもしれない。

白い箱はタカチの電池ボックス。

スタートとストップのスイッチをつけてみた。最初の丸いケースの版では、どこがスタートかわかんなくてもいいじゃん、スタートボタン付いてねーし、だったのだけど、四角い箱に入れて、どこがstep 1なのかがわかる様にすると、やはり、スタートボタンが欲しいな、とういう単純な動機。
これもやってみて気が付いたのだけど、スタート/ストップ、だけじゃ駄目。おっしょさんによれば、「シーケンサは、あらかじめプリセットされた音程を持った鍵盤の一種」として動かしてはじめてその威力を120％発揮するのだそうで、もちろん、ループするのが最大の魅力ではあるのけど、たまたまループもする物だ、ぐらいの発想がないと使いこなせない。
スタート/ストップのボタンで再スタートしたときに、ステップがリセットされしまってはだめで、演奏の内容によって、リセットしたり、さっき止めた音程から再スタート出来ないと、シーケンサとしては魅力半減。ただ、テロテロなってるだけの中途半端なオルゴールになってしまう。
シーケンサの何たるかを理解しないまま作り始めたがゆえの仕様上の欠陥となってしまった。

蛇の目基板に組み立てたプロトタイプ<のPCBパターン例はこちら

写真はプロトタイプで、最終版とは、見た目がちょっと違う。最終版はコネクタ周りを整理した。CPUは100円。4051は50円、フォトカプラ、PC910は50円程度。チョット前に買ったのだけど、現在は入手困難。6N138という機種が80円程度で変えるはず。ただ、通販などでは入手が難しいかもしれない。(2009年9月調べ)
PCBを見る限り、部品点数も多くなく、比較的すっきり名刺サイズの蛇の目基板に乗った。が、自分で言うのもなんだけど、回路図を見るとげんなりする。
巨大なマイコンがデデーンとあって、回路図だけでは一体どんな動作をするのかまったく読めない。改造ポイントも見えてこない。 CPUも、ポートは1つしか空いてないしソフトを書き換えて遊ぶにもたんまり書きすぎ。あと、数十バイトしか書けない。
とりあえず、一通り動いたー！たのしー！ではあるけど、DIYer的な魅力に乏しいプロジェクトになってしまった感は否めない。

ファームウエア

コネクタで接続された表パネルは完全にはずせる。

毎度、RJBさんのMIDI-IFを勉強させていただいて、MIDIクロックの取り出し部分を書いた。さらに、おっしょさんのアイディアで、MIDIクロックだけでなく、ノートオンメッセージで、ステップできるようにした。もともとは、それぞれのステップをチューニングするために、1ステップづつ進める機能として検討してたのだけど、キーを押すとそのステップが鳴り、離す次のキーを押すまでと音が止まる。パソコンベースのシーケンサで、ノートンだけをぽんぽんと送るとクロックの代わりになるし、音の長さをステップごとに変える事もできる。いまどきのアナログシーケンサとしてアピールするというか、「普通に、パソコンベースでやれっ」な気もしなくは無いというか、ちょっとDIY的なヘンタイ機能として使えるかもしれない。
テンポはソフトウエアのLFOが走っている。設計方法などは、アナログ震世界の「アナログシンセ掲示板」内の以下のスレッドの2008年04月21日以降のいくつかの投稿の中で紹介している。

試しながら学ぶAVR入門

実は、このCPU、唯一の空きポートのようにみえる15ピン、PWMでテンポに同期したLFOが出力されている。ただ、キャリアの周波数が低いので(7kHz程度）思った波形を取り出すにはチョット工夫がいるかもしれない。
当初、自分の音楽スタイルに鑑みて、テンポ60bpm以下、180bpm以上はありえないと判断し、そこから余裕かまして、40bpmから240BPMの8分音符をベースにテンポの設計をしたのだけど、実際鳴らしてみたら、地味。
大体、自分としては、これ、8分音符なんです、といっても、聞く人によっては16分音符にも、全音符にも聞こえる。楽曲の中に混じって初めてその長さ(テンポ）が生きてくる事をわすれてた。というか、覚えてはいたんだけど、テンポ120ぐらいで8分音符が鳴ってたって、面白くともなんともないって事を忘れてた。んーなもん、手で弾けよ。

その後色々試していて気が付いたのだけど、十分に高速なフォトカプラ（TLP552や、PC910など)では問題ないのだけど、6N138など、ギリギリMIDIに間に合うタイプのフォトカプラではMIDIクロックを受けられない事が分かった。ソフトウエアの中で、基準となる、システムクロックの数を数えて、MIDIのボーレートの設定をしているのだけど、このシステムクロックはCPU内蔵のRC発振器を使って発振させているので、公称8MHzのクロックには誤差がある。メーカからは、3.3Vで気温が25℃の時に、10%以内に調整して出荷されているはずだけど、このアプリケーションではCPUを5Vで動かしているので、クロックは早めになる。このせいでMIDIのクロックが読めなくなる事が分かった。
クロックの誤差は、チップ一つづつで違うので、チップ毎に違う設定が必要だけど、ソフトウエアで、このクロックスピードを調整する事ができる。
僕は、調整レジスタの数字をセットしたらループに落ち込むソフトを書き込み、フューズビットを操作し、クロックが外部に出してこれを周波数カウンターで読みカットアンドトライして修正した。
ポートがあまっているのなら、セラロックや、クリスタルを使って、調整不要にした方がよさそうだ。
ファームウエアも更新してある。

その後の展開

とおっしょさんと、takedaが作るシーケンサとして、必須な機能ってなんだろうねえ、やっぱファンキーさ、かな、あれ、ファンキーってなんだろうねえ、と話してて、「裏」かなと。裏拍がだせるということ。80年代ディスコみたいに、拍のアタマにドコドコと来るんじゃなくて、ドンコドンコと鳴るとそんだけで阿波踊り..ちがった、ファンキーに聞こえるかもねえ、ってか、シーケンサーにファンクをもとめるのが間違いだねえとか、笑い話になった。
実際、MIDIクロックを受ける部分が完成したので、実際に鳴らしてみたら、なんと裏でシンクしてる。さすが、takedaお手製シーケンサと笑ったのは最初の1小節だけ。全部のステップが裏でなってるので、結局表で鳴ってもかわらねえじゃねえか...
何のことはない、クロックの立ち上がりではなく、立下りでカウントしてたので、半拍遅れになってた。このあたりはソフトでチョイっと修正してしまったけど、積極的に裏でクロックを拾うスイッチをつけ、そのステップだけ、半拍遅れで鳴るような仕掛けを付けると、ステップ数は少なくてもバリエーションが広がるかもしれない。バックビートスイッチ。うーん、ネーミングにしびれるー。

CPUへのソフトの書き込みは、ほかの記事でも紹介したように、若干のハードルの高さはあるが、既成のソフトをAS ISで使うつもりならば、CPU自体はスペシャルファンクションチップに見えてこないだろうか？BBDや、乗算機、OTAなど、そのチップでなければ、実現できない特殊な機能を持ったICとそんなにかわらない気がする。
自分でソフトウエアを書けなければ、SNSや、ユーザーズクラブなどを当たればいいかもしれない。興味が沸いて、そちらの勉強をすれば、自分のオリジナルの機能を持ったチップが作れるようになるぐらいに考えればいい。